Una schiera di antenne si riferisce ad una configurazione di più elementi di antenna disposti secondo uno schema specifico per ottenere le caratteristiche di radiazione o ricezione desiderate. Questi elementi lavorano insieme in modo coeso per migliorare le prestazioni rispetto a una singola antenna. L’array può essere progettato per focalizzare la radiazione in una direzione specifica, orientare il raggio elettronicamente, aumentare il guadagno, migliorare il rapporto segnale-rumore o ottenere diversità nella ricezione del segnale. Gli array di antenne trovano applicazioni in vari campi come radar, sistemi di comunicazione, reti wireless e comunicazioni satellitari, dove il controllo direzionale, una maggiore sensibilità o copertura spaziale sono essenziali.
Il termine “schiera aerea” è sinonimo di schiera di antenne e si riferisce allo stesso concetto di antenne multiple organizzate in modo sistematico per raggiungere specifici obiettivi prestazionali. L’uso di “antenna” in alcuni contesti, specialmente nella letteratura più antica o in alcune regioni, può riferirsi ad antenne utilizzate per trasmissioni, comunicazioni o applicazioni radar. Gli array di antenne sono progettati in base ai principi della teoria delle antenne e della propagazione delle onde elettromagnetiche per ottimizzare le caratteristiche prestazionali quali direttività, guadagno e adattamento di impedenza.
La progettazione di un array di antenne prevede diversi passaggi e considerazioni a seconda dei requisiti dell’applicazione e dei parametri prestazionali desiderati. Il processo inizia generalmente con la definizione della gamma di frequenza operativa, dei requisiti di radiazione e delle condizioni ambientali. Quindi gli elementi dell’antenna vengono selezionati in base alle loro caratteristiche quali guadagno, larghezza di banda e impedenza. La spaziatura tra gli elementi, nota come spaziatura tra elementi, è critica e influenza la direttività e le capacità di orientamento del fascio dell’array. Tecniche come la tecnologia ad array progressivo possono essere utilizzate per controllare elettronicamente la fase e l’ampiezza dei segnali tra gli elementi dell’array per ottenere il beamforming e il controllo direzionale.
I sistemi di antenne MIMO (multiple multiple input) possono essere considerati come un tipo di array di antenne, progettato specificamente per i sistemi di comunicazione wireless. I sistemi MIMO utilizzano più antenne sia sul trasmettitore che sul ricevitore per migliorare la velocità di comunicazione, l’affidabilità e l’efficienza spettrale sfruttando la diversità spaziale e la propagazione multipercorso. Sebbene le antenne MIMO condividano somiglianze con gli array di antenne tradizionali in termini di più elementi che lavorano insieme, sono specificamente ottimizzate per protocolli di comunicazione wireless come Wi-Fi, LTE e 5G per migliorare la velocità dei dati e le prestazioni della rete.
La dimensione di un array di antenne può variare in modo significativo a seconda dell’applicazione prevista, della frequenza operativa e degli obiettivi di progettazione. Gli array di antenne di piccole dimensioni possono essere composti da pochi elementi ravvicinati, adatti per applicazioni che richiedono dimensioni compatte e un’area di copertura limitata. D’altro canto, gli array di antenne su larga scala possono comprendere centinaia o addirittura migliaia di elementi, distribuiti su un’area più ampia, utilizzati in applicazioni quali sistemi radar, comunicazioni satellitari e antenne a schiera per applicazioni di beamforming e guida. La dimensione fisica di un array di antenne influenza fattori quali guadagno, direttività e capacità di gestire segnali ad alta potenza, rendendo le considerazioni sulle dimensioni cruciali nella progettazione e nell’implementazione di un array di antenne.